ولادة النجوم

من ويكيبيديا، الموسوعة الحرة
اذهب إلى: تصفح، ‏ ابحث
في الصورة مجموعة الثريا وبعض النجوم الاخرى

تولد النجوم من تجمعات غبارية وغازية في الفضاء تسمى السدم. وتوصف التجمعات الغازية الهائلة التي لم تتشكل بعد بأنها مفرخة أو مولدة للنجوم ، ويطلق عليها أيضاً "الحضانات" , لأنها حضانات للنجوم الوليدة. تتكاثف أجزاء من تلك الغمامة الهائلة تحت تأثير جاذبيتها ويؤدي ذلك إلى نشأة نجم أو عدة نجوم .

وتمر عملية ولادة نجم على مراحل : عملية يتكاثف خلالها جزء من الغيوم الجزيئية تحت فعل الجاذبية الذاتية وتتخذ شكلا كريا . وتظل تلك الكرة الهائلة من الغاز والغبار في الانكماش ويصاحب هذا الانكماش ارتفاع في درجة حرارة الغاز . يتكون الغاز في العادة من غازي الهيدروجين و الهيليوم وهما أخف العناصر . ويظل ارتفاع درجة حرارة الغاز بالانكماش فتتحول الذرات إلى أيونات وإلكترونات حرة ، وتسمى تلك الحالة البلازما. وتظل كرة البلازما تنكمش تحت فعل جاذبيتها (الجاذبية هي قوة جاذبية يختص بها كل جسم أو جسيم ) و يتزايد ارتفاع درجة حرارتها حتى تكون كافية لبدء تفاعل الهيدروجين المتأين لتكوين هيليوم . هذا التفاعل يسمى اندماج نووي و تنتج منه طاقة كبيرة كبيرة جدا ويبدأ النجم يضيء . حينئذ يصبح النجم نجما وتكون هذه هي ولادته .

ثنائي الشعرى اليمانية في صورة فنية مستوحاة (Quelle: NASA)


ويعتبر تطور النجوم أحد فروع الفيزياء الفلكية ويتضمن دراسة تشكل وولادة النجوم ودراسة الوسط بين النجمي والغيوم الجزيئية العملاقة كأسلاف لعملية ولادة النجوم ودراسة نجوم النمط المبكر ، وتكوّن الكواكب كنواتج مباشرة لولادة النجوم أيضاً.


وقد تولد النجوم في أزواج تدور حول بعضها البعض ، مثال على ذلك نجده في الشعرى اليمانية فقد اتضح أنه نظام مكون من نجم ثنائي ، كما توجد أنظمة تدور فيها ثلاثة نجوم حول بعضها .

سديم الجبار، صورة من تلسكوب هابل الفضائي. وموقعه مبين في الخريطة أعلاه باسمه M42.
صورة لحلقة بارنارد، كما ترى بعض مواقع السدم داخل السحابة، مثل مسييه 42.

وهذه التجمعات الغازية تسمى بـ السحابات الجزيئية نظرا لوجود الهيدروجين فيها في حالة جزيئية، من هذه السحب الجزيئية، سحابة الجبار الجزيئية التي تحتوي على حلقة بارنارد وسديم الجبار المشهور وأجزاء أخرى. و تتكون هذه التجمعات الهائلة من الغازات من الهيدروجين الجزيئي وبعض الغبار.السحب بها أيضا نسبة من غاز أول أكسيد الكربون الذي يمكن الكشف عنه بسهولة والعلاقة بين لمعان غاز أول أكسيد الكربون وكتلة الهيدروجين الجزيئي في هذه السحب يعتقد أنها ثابتة، أي أنه يمكننا حساب كتلة السحب من خلال معرفة قدر لمعان غاز أول أكسيد الكربون بها، لكن ذلك قد لا يكون صحيحا بعد اجراء الدراسات علي مجرات أخرى. (وبالرصد المستمر سيتم التعرف على المكونات بالضبط عاجلًا أم آجلاً).

العملية[عدل]

انكماش السحابة الجزيئية[عدل]

تتجمع هذه الغازات والغبار تحت تأثير الجاذبية التي تشدها لبعضها البعض. وتنكمش هذه السحابة على بعضها البعض وتستمر في الانكماش وتزيد كثافتها إلى حد مخيف. وعند لحظة معينة ومع كتلة وكثافة معينة لهذه الغازات يبدأ (هذا الشىء الذي لا يطلق عليه لفظة نجم بعد) بالانهيار والضغط على نفسه تحت تأثير الجاذبية التي لا تفتأ تجذب كل الذرات إلى المركز. وهنا يحدث الحدث الفارق.

يبدأ تشكيل النجم بعدم استقرار جذبي داخل الغيمة الجزيئية سببه في أغلب الأحيان موجات تصادمية تنتج من مستعر أعظم supernova أو اصطدام مجرتين . عندما تصل منطقة إلى كثافة مادية كافية تفي معايير عدم استقرار جينز فإن التكاثف المادي يبدأ بالانكماش تحت قوته الجذبية الذاتية. وبانكماش الغيمة تتشكل فيها تكتلات فردية من الغبار الكثيف والغاز المعروف بكريات بوك وهي تحتوي في حدود 50 تكتل شمسي من المادة . فبازدياد تقلص الكرية و زيادة كثافتها ، تتحول الطاقة التجاذبية إلى حرارة وترتفع درجة الحرارة. عندما تصل الغيمة تقريبا إلى الحالة المستقرة من موازنة الضغوط فالنجم المبكر يتشكل في المركز.

فترة الانكماش الجذبي تدوم تقريبا لمدة 10-15 مليون سنة. النجوم المبكرة لأقل من تكتلين شمسيين تدعوان نجوم مخطط الحرارة والزمن والتحول بينما ذوات الكتلة الأعظم هي نجوم HERBIG. هذه النجوم المولودة حديثاً تبعث طائرات من الغاز على طول محورها من الدوران، وينتج رقع صغيرة معروفة بـ"سحابة HERBIG –HARO".

بدء الاندماج النووي وتكون النجم الأولي[عدل]

تحت تأثير الضغط الشديد للداخل يحدث الاندماج النووى بين نوى ذرات الهيدروجين وينطلق أول شعاع للحرارة والضوء والضغط ليقاوموا الجاذبية ويسمى هذا النجم الوليد بـ"النجم الأولي" (Proto-Star).

وسرعان ما تزداد عملية الاندماج Fusion بين ذرات الهيدروجين مكونة غاز الهيليوم مع حرارة وضوء ناتجة من مخلفات التفاعل، وتتوجه الطاقة الناتجة من التفاعلات النووية نحو سطح النجم ليشع بنوره معلنا ولادة نجم جديد.

إتزان النجم الجديد[عدل]

كما أسلفنا أن الاندماج داخل النجم يولد ضغطاً معاكساً لوزن مادة النجم (الجاذبية) ولكن هيهات, الجاذبية لا تهدأ ولا تكل ولا تمل من ضغط النجم للداخل. وعلى الجانب الآخر لا تهدأ طاقة النجم الداخلية الناتجة عن الاحتراق بالاندماج النووى لتضغط النجم إلى الخارج. و هنا فقط نوضح هاتان القوتان اللتان تسيطران على النجم منذ مولده وطيلة حياته وحتى موته بانفجاره أو بتحوله إلى قزم أبيض أو قزم بنى:

الجاذبية[عدل]

و هي ميل الكتل والأجسام للتحرك والانجذاب نحو بعضها البعض كما في الجاذبية بين الأرض والشمس، أو بين الاجرام السماوية وبين بعضها.وهى القوة التي تمسك بالأشياء كى لا تطير بعيداً... هي التي تجعلك ملتصقاً بالأرض وهي التي تجعل النجوم لا تشرد بعيداً عن تجمعات النجوم والمجرات. إنها قوة جاذبة تقرب دائما الأشياء من بعضها البعض وفى حالة النجم، هي التي تجمع جزيئاته قريبا من بعضها وتقربها من بعضها البعض. و قد عرفت الجاذبية بمفهومين.

أولاً مفهوم الجاذبية الكلاسيكية لنيوتن. وثانياً تعريف اينشتاين لها في نظرية النسبية العامة.

التعريف الأول قانون الجاذبية العام لنيوتن : أن كل جسم يجذب جسما آخر في الكون بقوة محمولة على الخط الواصل بين المركزين وشدتها متناسبة طرديًا مع كتلتيهما وعكسيًا مع مربع المسافة بينهما ووضع لها معادلة ناجحة جدا في وصفها.

قانون الجذب العام لنيوتن

الصورة القياسية لقانون الجذب العام لنيوتن

F = G \frac{m_1 m_2}{r^2}\

حيث. F هي القوة الناتجة عن الجاذبية. G ثابت الجذب االعام بين الكتل. m1 هي كتلة الجسيم الأول. m2 هي كتلة الجسيم الثاني. r هو البعد بين الجسيمين.

تعتبر قوة الجاذبية في الميكانيكا الكلاسيكية قوة مباشرة بعيدة المدى بمعنى أن هذه القوة تستطيع التأثير عن بعد بدون واسطة ويتم تأثيرها بشكل لحظي فأي تغير في موقع أحد الجسمين يرافقه تحول لحظي في الجاذبية بينه وبين الجسم الآخر.

و تولد الجاذبية حولها مجالا يسمى بمجال أو حقل الجاذبية، وهو الحقل المتجهي الذي يصف قوة الجاذبية التي سيتم تطبيقها على أي كائن في نقطة معينة في الفضاء.وهو الذي يجعل تأثير الشمس على الكواكب يصل إلى حد معين في الفضاء لا تستطيع بعده أن تجذب شيئاً آخر. وإن كان سيتبقى ما يسمى بـ (المايكرو جرافيتى) Micro Gravity لأن تأثير الجاذبية يظل يضعف ويضعف ولكنه لا يختفى أبداً، فهى من أكثر القوى الكونية اتساعاً في المجال. جدير بالذكر أن القوى الكونية أربعة فقط وهم (الجاذبية والكهرومغناطيسية والقوى النووية القوية والقوى النووية الضعيفة).

الجاذبية ليست أقواهم ولكنها تتمتع بأنها الأوسع مجالاً وتأثيراً في الفضاء وتتمتع أيضا بأنها في حالة زيادة مستمرة طالما زادت الكتلة بينما القوى الأخرى يلغى بعضها بعضاً (ولهذا سيكون هناك بعض المقالات عن هذا الاختلاف)

التعريف الثاني هو من خلال نظرية النسبية العامةGeneral Relativity لاينشتاين وتنص على أن وجود أي شكل من أشكال المادة أو الطاقة أو العزم يحدث انحناء في الزمكان وهو تعريف خاص بالنسبية يعتبر أن الفضاء المكانى والزمان هم خيوط من نسيج واحد ينحنى معا، وبسبب هذا الانحناء فإن المسارات التي تسلكها الأجسام يمكن أن تنحرف أو تغير اتجاهها ضمن الزمن. وهذا الانحراف يظهر لنا على أنه تسارع نحو الأجسام الكبيرة وعرفه نيوتن بأنه ثقالة أو جاذبية وعرفه اينشتاين على أنه انحناء للمكان والزمان الكونى نتيجة لوجود هذا الجسم به ونتيجة لهذا الانحناء تتجه الأجسام الأخرى إليه ككرة تقع في بالوعة.

و كما هو موضح فان كل جسم يحنى الزمكان حوله ويجعل الأجسام الأخرى تتجه إليه ليتصقوا سويا. و هذه هي فكرة الجاذبية بكل بساطة.

(الارض تحنى الفضاء من حولها)

قوى الاندماج النووى[عدل]

الاندماج النووي عملية تتجمع فيها نواتان ذريتان لتكوين نواة واحدة أثقل. ويلعب اندماج الأنوية الخفيفة مثل البروتون وهو نواة ذرة الهيدروجين والديوترون نواة الهيدروجين الثقيل والتريتيوم وهو نواة التريتيوم دوراً هائلاً في العالم وفي الكون، حيث ينطلق خلال هذا الاندماج كمية هائلة من الطاقة تظهر على شكل حرارة وإشعاع كما يحدث في الشمس، فتمدنا بالحرارة والنور والحياة. فبدون هذا التفاعل ما وُجدت الشمس وما وُجدت النجوم، ولا حياة من دون تلك الطاقة المسماة طاقة الاندماج النووي. وتنتج تلك الطاقة الهائلة عن فقد في وزن النواة الناتجة عن الاندماج النووي، وهذا الفقد في الكتلة يتحول إلى طاقة طبقاً لمعادلة ألبرت أينشتاين التي توضح العلاقة بين الكتلة والطاقة.

الاندماج النووي في نجوم بحجم الشمس أو أصغر (تحويل الهيدروجين"بروتونات" إلى هيليوم داخل الشمس).

يحدث تفاعل الاندماج النووي عندما تتداخل نواتان ذريتان. ولكي يتم هذا التداخل، لا بد من أن تتخطى النواتان التنافر الحاصل بين شحنتيهما الموجبتين (و تعرف الظاهرة بالـحاجز الكولومبي). إذا ما طبقنا قواعد الميكانيكا الكلاسيكية وحدها، سيكون احتمال الحصول على اندماج الأنوية منخفضا للغاية، بسبب الطاقة الحركية (الموافقة للهيجان الحراري) العالية جدا اللازمة لتخطي الحاجز المذكور. وفي المقابل، تقترح ميكانيكا الكم _وهو ما تؤكده التجربة_ أن الحاجز الكولومبي يمكن تخطيه أيضا بظاهرة النفق الكمومي، بطاقات أكثر انخفاضا.

وبالرغم من ذلك، فإن الطاقة اللازمة للاندماج تبقى مرتفعة جداً، وهو ما يقابله حرارة أكثر من عشرات أو ربما مئات الملايين من الدرجات المئوية حسب طبيعة الأنوية. وفي داخل الشمس على سبيل المثال، يجري تفاعل اندماج الهيدروجين المؤين عبر مراحل إلى تولد الهليوم، في ظل حرارة تقدر ب15 مليون درجة مئوية إلى 17 مليون درجة مئوية، ويحدث ذلك ضمن عدة تفاعلات مختلفة تنتج عنها حرارة الشمس.

و نختصر ببساطة، النجوم هي مفاعلات نووية عظيمة الحجم كل ما تفعله في حياتها كى تعيش هو أن تدمج ذرات لتحولها لذرات أخرى أكبر ويتحول جزء من الكتلة المفقودة إلى طاقة تخرج على صورة إشعاع وحرارة وجسيمات. وقد أعطت النسبية الخاصة علاقة بين كتلة الجسم وطاقته (E = mc2). والكتلة هي كمية مصونة، أى لا تفنى ولا تستحدث من العدم كما هي الطاقة بالضبط.

و عندما تتساوى القوتان ويستقر النجم تحت تأثير القوى المسيطرة عليه ,يكون لدينا نجم وليد, ولد من كميات هائلة من الغبار والهيدروجين. و ينهض كالعنقاء من هذا الرماد ليحيل الكون في مساحة حوله إلى نور وأشعة.

النجم الذي يولد يصنف من "نجوم المتسلسلة الرئيسية"Main Sequence Star والذي يصفه مخطط ال (اتش – أر) الذي يصف لمعان النجم مع درجة حرارته ونستطيع من خلاله التعرف على مصير النجم وحياته حتى موته.

مخطط H-R

ميلاد النجوم هذا هو حدث يومي كحدث فنائها والذي لا ينتهى دائما بعنف كما يتصور البعض، يحدث يوميا وفى كل مكان في كوننا الفسيح، كوننا المكون من 125 مليار مجرة في الكون المرئى فقط وكل منهم تحوى عدد من النجوم يسلوى في المتوسط 200 مليار نجمة.

حجم النجم الوليد[عدل]

لكل نجم في بدايته حجم معين يعتمد اعتمادا كليا على كتلته ونوعية التفاعلات النووية بداخله.

  • هناك النجوم الصغيرة والتي تسمى بالأقزام الحمراء وهذه النجوم تظل تحترق لتريليونات من السنين حرقا بطيئا لمادتها الداخلية وهى أطول النجوم عمراً بلا منازع فمنذ أن خلق الكون وحتى هذه اللحظة لم يمت أى من هذه النجوم فعمر الكون 14 مليار عام تقريبا وتحتاج هذه النجوم إلى تريليونات السنين لتموت.
  • و النجوم متوسطة الحجم كالشمس وهى ذات الأعمار المتوسطة والتي تقدر بمليارات السنين "فقط" !. فيقدر عمر الشمس الحالى ب 5 مليارات عام وستظل على حالها هذا تحرق الهيدروجين وتحوله إلى هيليوم 5 مليارات عام أخرى وحتى يبدأ حرق الهيليوم بداخلها وتحويله إلى كربون وتنتفخ الشمس وتلتهم كوكب عطارد والزهرة والارض ويسخن مركزها بشدة وتتحول إلى ما يسمى بالعملاق الأحمر.
  • و النجوم العملاقة (من 3 إلى 8 مرات كتلة الشمس) المرشحة للانفجار كسوبرنوفا وتترك خلفها نجماً نيوترونياً أو نجم نابض، وهذه النجوم عمرها قصير نسبياً ويقدر بملايين السنين لأنها تحرق وقودها بضراوة شديدة لكى تعادل قوى الجاذبية التي تريد سحق النجم إلى الداخل. وأخيرا ستنتصر الجاذبية عند أول بادرة من النجم لتكوين عنصر الحديد (قاتل النجوم) فتنكمش النجمة بسرعة ثم تنفجر انفجاراً عظيماً مطلقا مادتها في الفضاء لتكوين سدم أخرى يولد منها المزيد من النجوم الأصغر في الكتلة وعلى الارجح ستكون مجموعات شمسية كاملة.
  • و هناك النجوم الأكبر من هذا كله والمرشحة للانفجار بما يسمى الهايبر نوفا وتترك خلفها ثقباً أسوداً وهى تصنف كالنجوم السابقة بالضبط والفرق الوحيد هو كتلتها التي تزيد عن 50 كتلة شمسية
  • و هناك النجوم التي تنفجر وقت تكونها نظراً لوجود كميات رهيبة من المادة بداخلها فيكون انفجارها للخارج لحظياً وأقوى من قوى جاذبيتها.
  • و هناك أيضا النجوم الفاشلة والتي تسمى بالأقزام البنية وهى النجوم التي فشلت كليا في تكوين أي اندماج نووى بداخلها, ولكنها كانت مرشحة لتصير نجمة إذا ما زادت كتلتها قليلًا (تشبه قليلا كوكب المشترى).... ويعتبر المشترى بطريقة ما نجم فاشل لانه مكون من الهيدروجين والهيليوم ولكن تنقصه الكتلة الحرجة التي يبدأ عندها النجم بتكوين أول اندماج نووى له، وبالتالى كنا سنراه على صورة شمس صغيرة تدور حول شمسنا الأم العملاقة.

وتختلف طريقة حياة النجم وطول عمره على حجمه وكتلته وبالتالي تختلف طريقة موته وفناؤه.

و هكذا قد رأينا، نجوم منها الكبير المتوحش ومنها الصغير ومنها المتوسط كشمسنا التي تبعد عنا مسافة 8 دقائق ضوئية(وهى أقرب النجوم إلينا) .الشمس التي وهبها الله لنا لتكون سبباً للحياة على كوكبنا الأزرق الجميل.

و قد يعتقد البعض أن النجوم البعيدة لا دخل لنا بها ولا دخل لها بنا. ولكن عند الرجوع بالزمن للخلف مليارات السنين, كانت ذرات أجسادنا وذرات النجوم موجودة في بوتقة واحدة. وبانفجار النجوم تنتشر الذرات في الكون.... وتبدأ الحياة التي أساسها الكربون والماء (هيدروجين وأكسجين). وكل هذا قد كون بداخل نجم من النجوم العملاقة. فالله خلق النجوم وجعلها سبباً في تكوين الحياة.

وصلات خارجية[عدل]

اقرأ أيضا[عدل]